《开采沉陷第十五讲》ppt课件

1、 河南理工大学河南理工大学开采沉陷学开采沉陷学第十五讲第十五讲主讲：蔡来良主讲：蔡来良cailailiang126河南理工大学 测绘与国土信息工程学院 河南理工大学河南理工大学第四章第四章 维护煤柱的设计维护煤柱的设计第一节第一节 概述概述第二节第二节 维护煤柱留设原理维护煤柱留设原理第三节第三节 垂直断面法垂直断面法第四节第四节 维护煤柱留设任务的管理维护煤柱留设任务的管理 河南理工大学河南理工大学第一节第一节 概述概述 由于煤矿地下开采范围大、开采层数多而开由于煤矿地下开采范围大、开采层数多而开采深度有限，开采的影响普通都能开展到地表，涉采深度有限，开采的影响普通

2、都能开展到地表，涉及到上覆岩层与地表的一些与人类消费和生活有亲及到上覆岩层与地表的一些与人类消费和生活有亲密关系的对象，如湖泊、河流、铁路、公路、民用密关系的对象，如湖泊、河流、铁路、公路、民用住宅和工业厂房、管道、农田水利设备以及并下工住宅和工业厂房、管道、农田水利设备以及并下工程等，使工农业消费不能正常进展，居民的居住平程等，使工农业消费不能正常进展，居民的居住平安得不到保证。安得不到保证。 因此必需采取措施进展防护，以减小或者完因此必需采取措施进展防护，以减小或者完全防止地下开采的有害影响。留设维护煤柱，就是全防止地下开采的有害影响。留设维护煤柱，就是其中的措施之一。其中的措施之一。 维

3、护煤柱是指专门留在井下不予采出的、目维护煤柱是指专门留在井下不予采出的、目的是维护其上方岩层内部和地表的上述维护对象不的是维护其上方岩层内部和地表的上述维护对象不受开采影响的那部分煤体。受开采影响的那部分煤体。 河南理工大学河南理工大学第一节第一节 概述概述 留设维护煤往虽然是维护上覆岩层和地面建筑物、留设维护煤往虽然是维护上覆岩层和地面建筑物、构筑物不受开采影响的一种比较可靠的方法，但也存在构筑物不受开采影响的一种比较可靠的方法，但也存在如下缺陷：如下缺陷： 1 1有一部分煤炭留在地下暂时或永远不能采出，有一部分煤炭留在地下暂时或永远不能采出，呵斥大量煤炭资源的损失，缩短矿井消费年限；呵斥大

4、量煤炭资源的损失，缩短矿井消费年限； 2 2由于留设维护煤柱，使采掘任务复杂化和采掘由于留设维护煤柱，使采掘任务复杂化和采掘工程量增大，还会导致部分矿压集中，给矿井消费呵斥工程量增大，还会导致部分矿压集中，给矿井消费呵斥危害。危害。 由于采矿引起的岩层与地表挪动，使得位于其影由于采矿引起的岩层与地表挪动，使得位于其影响范围内的井巷、地面建筑物和构筑物、地表水系及含响范围内的井巷、地面建筑物和构筑物、地表水系及含水层等蒙受不同程度的损坏。为了维护某些重要的建水层等蒙受不同程度的损坏。为了维护某些重要的建构筑物、水体等，使其免遭采动损害的影响，有时构筑物、水体等，使其免遭采动损害的影响，有时需求在

5、井下留设维护煤柱，特别是对小范围内的重要建需求在井下留设维护煤柱，特别是对小范围内的重要建筑物，在浅部开采时留设维护煤柱还是必要的。筑物，在浅部开采时留设维护煤柱还是必要的。 河南理工大学河南理工大学第二节第二节 维护煤柱留设原理维护煤柱留设原理 留设维护煤柱的本质就是根据已掌握的地表留设维护煤柱的本质就是根据已掌握的地表挪动变形规律，在煤层层面上圈定一个维护煤柱挪动变形规律，在煤层层面上圈定一个维护煤柱的边境，回采仅在该边境之外进展，已使开采的的边境，回采仅在该边境之外进展，已使开采的影响不涉及到需求维护的范围。影响不涉及到需求维护的范围。 维护煤柱的边境是从受维护范围的边境起，维护煤柱的边

6、境是从受维护范围的边境起，按挪动角按挪动角、主断面上和斜向挪动角主断面上和斜向挪动角、恣意斜向断面上所作的维护临界面与煤恣意斜向断面上所作的维护临界面与煤层层面的交线。层层面的交线。 如图如图4-1所示，地面上有一座需求维护的建筑所示，地面上有一座需求维护的建筑物物ABCD，其受维护范围不是建筑物的外边境所圈，其受维护范围不是建筑物的外边境所圈定的区域，而是过建筑物各角点平行于煤层走向定的区域，而是过建筑物各角点平行于煤层走向和倾向的四条直线所围成面积和倾向的四条直线所围成面积a0b0c0d0。 河南理工大学河南理工大学 河南理工大学河南理工大学第二节第二节 维护煤柱留设原理维护煤柱留设原理

7、从平面图上量出维护煤柱的面积从平面图上量出维护煤柱的面积A A，根据煤层的倾，根据煤层的倾角角 和煤的质量密度和煤的质量密度 及煤层厚度及煤层厚度m m，那么可确定，那么可确定出因留设煤柱而凝滞的煤量出因留设煤柱而凝滞的煤量Q Q为为: :mAQcos4-14-1 正确选取挪动角是维护煤柱设计的关键。挪动正确选取挪动角是维护煤柱设计的关键。挪动角是指在充分采动或接近充分采动的条件下，主断角是指在充分采动或接近充分采动的条件下，主断面上临界变形值的点和开采边境的连线与程度线在面上临界变形值的点和开采边境的连线与程度线在煤柱一侧所夹的角。煤柱一侧所夹的角。 普通建筑物低于普通建筑物低于级损坏裂痕宽

8、度小于级损坏裂痕宽度小于4mm4mm。砖石构造房屋的临界变形值为砖石构造房屋的临界变形值为 河南理工大学河南理工大学第二节第二节 维护煤柱留设原理维护煤柱留设原理 维护煤柱留设时，由于地质采矿条件的差别、挪动角维护煤柱留设时，由于地质采矿条件的差别、挪动角的误差、井上下位置关系的不准确等要素的影响，使得的误差、井上下位置关系的不准确等要素的影响，使得所留设的维护煤柱的尺寸和位置出现偏向。因此，留设所留设的维护煤柱的尺寸和位置出现偏向。因此，留设的维护煤柱应具有一定的备用尺寸。加备用尺寸的方法的维护煤柱应具有一定的备用尺寸。加备用尺寸的方法如下如下: :526/30减小移动角为深度）为维护带宽度

9、，（在煤层层面上加维护带在地面上加维护带加维护带加备用尺寸HsHs 目前在维护煤柱设计中，普通在地面上加围护带，目前在维护煤柱设计中，普通在地面上加围护带，即根据建筑物不同的维护级别，从建筑物边境向外扩即根据建筑物不同的维护级别，从建筑物边境向外扩展一定的范围，作为设计维护煤柱的受维护边境。展一定的范围，作为设计维护煤柱的受维护边境。 河南理工大学河南理工大学第二节第二节 维护煤柱留设原理维护煤柱留设原理 教材教材P116P116中表中表4-14-1给出矿区建筑物和构筑物的维护等给出矿区建筑物和构筑物的维护等级，相应的围护带宽度列于表级，相应的围护带宽度列于表4-24-2中。中。 维护煤柱留设

10、所需的资料：维护煤柱留设所需的资料： 1 1维护对象如工业广场、房屋、铁路、立井等的特征及运用维护对象如工业广场、房屋、铁路、立井等的特征及运用要求，矿区的地质条件及煤层埋藏条件；要求，矿区的地质条件及煤层埋藏条件； 2 2符合精度要求的必要的图纸资料，如井田地质剖面图，煤层底符合精度要求的必要的图纸资料，如井田地质剖面图，煤层底板等高线图，井上下对照图；板等高线图，井上下对照图； 3 3矿区地表挪动参数以及断层、背向斜等地质构造情况。矿区地表挪动参数以及断层、背向斜等地质构造情况。 河南理工大学河南理工大学第三节第三节 垂直断面法垂直断面法 步骤：步骤： 1沿煤层走向和倾向确定受护对象沿煤层

11、走向和倾向确定受护对象的边境，按宽的边境，按宽5-20m加围护带得受护面积加围护带得受护面积边境；边境； 2确定维护煤柱边境：在受护面积边确定维护煤柱边境：在受护面积边境与煤层走向平行或垂直时所作的垂直剖境与煤层走向平行或垂直时所作的垂直剖面上，在松散层和基岩内分别用挪动角面上，在松散层和基岩内分别用挪动角和和、画直线，作出维护煤柱边境。如画直线，作出维护煤柱边境。如下图。下图。 河南理工大学河南理工大学计算压煤量计算压煤量 河南理工大学河南理工大学3060计算压煤量计算压煤量 河南理工大学河南理工大学 河南理工大学河南理工大学第四节第四节 维护煤柱留设任务的管理维护煤柱留设任务的管理 1 1

12、新设计的矿井和消费矿井在留设建筑物维护煤柱时，应有相应新设计的矿井和消费矿井在留设建筑物维护煤柱时，应有相应的图纸和文字阐明。其内容，包括地质开采技术条件，受维护对象概略，的图纸和文字阐明。其内容，包括地质开采技术条件，受维护对象概略，留设煤柱的必要性，选取的参数及压煤量计算。留设煤柱的必要性，选取的参数及压煤量计算。 2 2煤柱留设和变卦的同意权限如下：煤柱留设和变卦的同意权限如下： 1 1国家一级铁路和二级铁路，对矿井平安消费有严重要挟的水国家一级铁路和二级铁路，对矿井平安消费有严重要挟的水体，大型矿井的主要井筒及工业场地，县以上城镇及大型工厂，压煤量体，大型矿井的主要井筒及工业场地，县以上城镇及大型工厂，压煤量超越超越5050万吨的其它建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱的留设，必需报万吨的其它建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱的留设，必需报省、市、自治区煤炭管理部门同意、备案。省、市、自治区煤炭管理部门同意、备案。 2 2上述以外的建筑物、水体、